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基于超快超声多普勒的三维脑损伤成像方法研究

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声学学报 2023年第1期48卷 173-181页

作者：许凯亮付亚鹏闫少渊隋怡晖他得安王威琪复旦大学信息科学与工程学院上海200438 复旦大学工程与应用技术研究院上海200433

三维超声微血管成像可直观呈现血流信息,对于脑血管疾病诊断和治疗具有重要意义。本文旨在将超快超声成像技术、超快超声功率多普勒技术和机械扫描相结合,实现脑血管三维成像和脑缺血区域评价。通过工程实现,完成了可同步控制微型线性... 详细信息

三维超声微血管成像可直观呈现血流信息,对于脑血管疾病诊断和治疗具有重要意义。本文旨在将超快超声成像技术、超快超声功率多普勒技术和机械扫描相结合,实现脑血管三维成像和脑缺血区域评价。通过工程实现,完成了可同步控制微型线性位移平台移动和超声阵列超快发射、高速采集与压缩存储的三维扫描数据采集序列与系统。利用GPU并行运算,高效实现了超声图像波束合成方法,对原始射频超声数据完成重建。进而,基于SVD杂波滤除技术,从重建三维超声数据中提取了脑部的动态小血管信号,并获得了各切面的功率多普勒成像和冠状面彩色多普勒超声小血管成像。最后,采用体素方法对三维脑血管进行重建。大鼠在体实验结果表明,该成像系统可用于三维脑血管网络在体成像,以及脑血管损伤区域定位与量化评价。本工作对脑病检测技术发展与诊断方法研究具有一定的借鉴意义。此外,相关检测系统和成像算法具有一定普适性,对其他富含微血流血管的组织检测也有一定的参考价值。

关键词：血流信息脑损伤超声多普勒超声成像技术多普勒技术脑血管疾病线性位移压缩存储

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血栓多普勒信号的计算机仿真研究

中国生物医学工程学报 2004年第4期23卷 359-364页

作者：陈曦汪源源王威琪复旦大学电子工程系上海200433

利用超声多普勒技术检测血栓,对临床诊断有十分积极的意义。为了研究多普勒信号特征提取方法检测血栓的性能,在计算机上生成仿真的血栓多普勒信号,仿真的参数,如血栓半径、血栓进入采样容积的时间等参数可事先设定,通过分析、研究不同... 详细信息

利用超声多普勒技术检测血栓,对临床诊断有十分积极的意义。为了研究多普勒信号特征提取方法检测血栓的性能,在计算机上生成仿真的血栓多普勒信号,仿真的参数,如血栓半径、血栓进入采样容积的时间等参数可事先设定,通过分析、研究不同给定参数的仿真信号,证实了利用超声多普勒技术无损检测血栓的可行性,并提出了表征血栓多普勒信号的敏感参数。

关键词：血栓检测超声多普勒计算机仿真

基于时频分布的盲信号分离方法研究长骨中的多模式导波信号

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声学学报 2011年第3期36卷 318-324页

作者：宋小军他得安王威琪复旦大学电子工程系上海200433

由于超声导波对长骨皮质骨的材料特性及厚度变化非常敏感,因此用导波评价长骨状况的研究已成为近年来的一个研究热点。在接收到的导波中,往往多种模式混叠在一起,使得进一步求取每种导波模式的群速度等与骨质状况密切相关的参数时遇到... 详细信息

由于超声导波对长骨皮质骨的材料特性及厚度变化非常敏感,因此用导波评价长骨状况的研究已成为近年来的一个研究热点。在接收到的导波中,往往多种模式混叠在一起,使得进一步求取每种导波模式的群速度等与骨质状况密切相关的参数时遇到困难。本文采用基于时频分布的盲信号分离(TFBSS)方法对长骨中混叠的多模式进行分离,然后对分离后的单一导波模式求取群速度。研究结果表明TFBSS方法能够准确的分离出混叠的多模式导波,且实验测量的群速度与其理论值吻合。利用导波的群速度就可以得到长骨皮质骨的厚度,这对诊断其骨质状况具有重要意义。

关键词：盲信号分离超声导波分离方法时频分布多模式长骨模式混叠厚度变化

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基频估计算法研究平均骨小梁间距

声学学报 2011年第2期36卷 172-178页

作者：杨白丁他得安王威琪复旦大学电子工程系上海200433

超声背散射信号能提供松质骨微结构信息从而能有效的诊断骨质疏松,而平均骨小梁间距(MTBS)是表征松质骨微结构的重要参数之一。本文提出了一种基频估计的MTBS估计算法,对仿真信号和离体牛胫骨松质骨中的超声背散射信号分别进行分析处理... 详细信息

超声背散射信号能提供松质骨微结构信息从而能有效的诊断骨质疏松,而平均骨小梁间距(MTBS)是表征松质骨微结构的重要参数之一。本文提出了一种基频估计的MTBS估计算法,对仿真信号和离体牛胫骨松质骨中的超声背散射信号分别进行分析处理,并和现有的两种算法(简易反向滤波跟踪(SIFT)算法和AR倒谱法)进行比较。实验结果表明基频估计算法对噪声和随机散射回波有更好的鲁棒性,在信噪比较低和随机散射回波幅度较大时估计值更加精确,且有很好的方差性能。充分说明了本文算法是一种有效的MTBS估计算法。

关键词：估计算法梁间距基频平均散射信号松质骨骨质疏松结构信息

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双向血流超声多普勒信号的小波降噪

声学学报 2004年第3期29卷 262-266页

作者：张羽汪源源王威琪复旦大学电子工程系上海200433

利用小波框架结合软阈值的方法对表征双向血流的超声多普勒信号进行降噪。为了避免软阈值非线性处理对双向血流多普勒信号方向表征的影响,先对超声多普勒信号进行方向分离,然后对分离后的信号分别进行小波降噪,最后合成降噪后的双向血... 详细信息

利用小波框架结合软阈值的方法对表征双向血流的超声多普勒信号进行降噪。为了避免软阈值非线性处理对双向血流多普勒信号方向表征的影响,先对超声多普勒信号进行方向分离,然后对分离后的信号分别进行小波降噪,最后合成降噪后的双向血流超声多普勒信号。对计算机仿真的股动脉超声多普勒血流信号的降噪实验结果分析表明:本方法在不影响双向血流信息的前提下,提高了多普勒信号的信噪比、最大频率曲线和平均频率曲线的估计精度。仿真实验的结果证明了本方法可以用于双向血流超声多普勒信号的降噪。

关键词：双向血流超声多普勒信号小波降噪信号处理信号分离信噪比最大频率曲线平均频率曲线

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基于小波包的血栓超声多普勒信号检测

声学学报 2004年第4期29卷 341-345页

作者：陈曦汪源源王威琪复旦大学电子工程系上海200433

提出了基于小波包分解的血栓超声多普勒信号检测方法。利用小波包分解血栓多普勒信号,计算每一子带信号的时间散度,并从中提取与血栓敏感的特征参数进行分类。利用本方法对300例仿真多普勒信号和163例临床采集的大脑中动脉多普勒信号进... 详细信息

提出了基于小波包分解的血栓超声多普勒信号检测方法。利用小波包分解血栓多普勒信号,计算每一子带信号的时间散度,并从中提取与血栓敏感的特征参数进行分类。利用本方法对300例仿真多普勒信号和163例临床采集的大脑中动脉多普勒信号进行分析,得到的检测总误判率比用传统声谱分析方法降低约13％。表明:该方法有效克服了传统声谱分析法中短时傅里叶变换存在的时频分辨率矛盾,提高了血栓多普勒信号自动检测的准确性,可为临床检测血栓提供更为可靠的参数。

关键词：血管疾病诊断血栓超声多普勒信号检测小波包分解时间散度特征参数信号分析

超声表观背散射参数成像定征松质骨结构的可行性研究

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仪器仪表学报 2009年第11期30卷 2455-2460页

作者：黄凯他得安王威琪复旦大学电子工程系上海200433

骨矿密度的降低与骨微结构的退化都会导致骨强度的下降,从而引发骨质疏松。松质骨的超声背散射信号中包含骨微结构信息。本文提出用超声背散射系数(BC)和平均积分背散射系数(AIB)成像来定征松质骨微结构,并对骨样本感兴趣区域(ROI)内的B... 详细信息

骨矿密度的降低与骨微结构的退化都会导致骨强度的下降,从而引发骨质疏松。松质骨的超声背散射信号中包含骨微结构信息。本文提出用超声背散射系数(BC)和平均积分背散射系数(AIB)成像来定征松质骨微结构,并对骨样本感兴趣区域(ROI)内的BC和AIB与μ-CT获得的骨结构参数做线性相关分析。研究结果表明,超声背散射参数的平均值与骨小梁厚度(r=0.898)、骨小梁间距(r=–0.916)有较强的相关性。说明利用背散射参数图像来反映松质骨微结构的特征是可行的。

关键词：超声背散射骨微结构参数成像

利用血管内超声视频图像获取冠状动脉截面积曲线

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中国生物医学工程学报 2003年第5期22卷 443-447页

作者：罗忠池汪源源王威琪复旦大学电子工程系上海200433

利用冠状动脉内超声的视频图像 ,依据相邻帧的连续性自动确定血管内壁的搜索范围 ,结合表征血管内壁平滑性的内部能量和表征超声图像灰阶分布的外部能量 ,采用动态规划方法通过寻找最大能量路径来检测血管内壁的最优包络 ,并由此计算血... 详细信息

利用冠状动脉内超声的视频图像 ,依据相邻帧的连续性自动确定血管内壁的搜索范围 ,结合表征血管内壁平滑性的内部能量和表征超声图像灰阶分布的外部能量 ,采用动态规划方法通过寻找最大能量路径来检测血管内壁的最优包络 ,并由此计算血管的截面积。现提出了一种综合图像灰阶梯度和象素方差的外部能量表示 ,使得冠状动脉截面积曲线的提取方法在鲁棒性、准确性方面较仅用灰阶梯度作为外部能量有了较大的提高。

关键词：血管内超声自动包络检测动态规划

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管壁和血流多普勒信号的分离研究

声学学报 2004年第4期29卷 329-333页

作者：陶倩汪源源 Cardoso Jose 王威琪复旦大学电子工程系上海200433 Engineering Department UTAD Vila Real 5001-911 Portugal

根据超声多普勒血流信号和血管壁搏动信号的统计特性,提出了一种基于主元分析的非线性滤波方法。并用于计算机仿真的超声多普勒信号和实际采集的人体颈总动脉多普勒信号的处理,同时与传统的高通滤波器方法进行了比较。实验中得到了与实... 详细信息

根据超声多普勒血流信号和血管壁搏动信号的统计特性,提出了一种基于主元分析的非线性滤波方法。并用于计算机仿真的超声多普勒信号和实际采集的人体颈总动脉多普勒信号的处理,同时与传统的高通滤波器方法进行了比较。实验中得到了与实际更接近的平均流速估计,相对误差仅为5.62％,与滤波法的相对误差12.83％相比,准确性得到了一定的提高。结果表明:基于主元分析的非线性滤波方法能在较大的管壁血流功率比范围内滤除管壁搏动信号,同时保留低频血流信号成分,因而可用于超声多普勒系统中管壁和血流信号成分的分离,分离后的这些低频的血流成分信号能使以后的参数提取和信号分析工作具有更高的精度和可靠性。

关键词：管壁血流多普勒信号信号分离相对误差血管疾病诊断参数提取